继电保护专业培训课件

继电保护专业培训课件课程内容导航0102绪论与课程介绍继电保护基本元件继电保护的定义、作用与发展历程互感器、继电器及微机保护装置0304输电线路保护主设备保护电流保护、距离保护、纵联保护变压器、发电机、母线保护05数字保护技术实操与案例分析数字化、智能化继电保护第一章绪论继电保护的定义核心作用继电保护是指当电力系统发生故障或异•快速切除故障元件常工况时,能够自动、迅速、有选择性地•防止事故扩大将故障设备从系统中切除,或发出信号的•减少设备损坏自动装置它是保障电力系统安全稳定•保障人身安全运行的第一道防线•维持系统稳定运行继电保护的四性要求选择性速度性故障发生时,保护装置应有选择性地仅切除故障元件,最大限度地保证继电保护应快速动作切除故障,防止设备损坏扩大,维持系统稳定运行,系统其他部分的正常运行,减小停电范围减少对用户的影响典型动作时间在几十毫秒内灵敏性可靠性保护装置应能灵敏地反应其保护范围内的故障和不正常运行状态,具有保护装置在应该动作时可靠动作,不应动作时可靠不动作,包括设备可足够的灵敏度,不发生拒动靠性和运行可靠性两个方面这四性要求相互关联、相互制约,是继电保护设计、整定、运行的基本准则,必须统筹兼顾,合理平衡继电保护发展历程机电保护时代120世纪初至60年代,采用电磁式继电器,结构简单但精度有限,动作时间较长2晶体管保护时代60-70年代,采用晶体管元件,提高了灵敏度和动作速度,但可靠性仍需改进集成电路保护时代370-80年代,采用集成电路技术,功能更强大,体积更小,可靠性显著提升4微机保护时代80年代至今,采用微处理器技术,实现数字化、智能化,具有强大的计算和通信能力智能保护时代521世纪,融合人工智能、大数据技术,实现自适应保护、故障预测和智能决策第二章继电保护基本元件互感器继电器微机保护装置电流互感器CT和电压互感器PT将电磁继电器是传统保护装置的核心元现代继电保护的主流形式,采用微处理一次系统的大电流、高电压按比例变件,包括电流继电器、电压继电器、时器技术,集信号采集、数字处理、保护换为二次侧的小电流、低电压,供保护间继电器、中间继电器等,实现各种保算法、通信接口于一体,功能强大、灵装置使用,同时实现电气隔离护逻辑活可靠电流互感器详解CT工作原理CT基于电磁感应原理工作,一次绕组串联在被测电路中,二次绕组与保护装置或测量仪表连接正常运行时,二次侧接近短路状态,铁芯中磁通很小分类与特性P类保护用CT:保证暂态和稳态精度TP类保护用CT:保证暂态精度测量用CT:准确度等级

0.

2、

0.

5、

1.0级极性标注关键技术参数CT极性正确接线至关重要一次侧标记为额定一次电流、额定二次电流、准确级、额定负荷、10%误差曲线是选择和使用CT的重P

1、P2,二次侧标记为S

1、S2电流从P1流要依据必须关注CT饱和特性对保护的影响入时,S1应流出电流极性接反会导致差动保护误动或拒动微机保护装置核心技术信号采集模拟量输入经滤波器、采样保持电路后,由A/D转换器转换为数字量,采样频率通常为每周波12-64点数字处理CPU对采样数据进行数字滤波、傅里叶变换等处理,提取电压、电流的幅值、相位、频率等特征量保护算法根据提取的特征量,执行各种保护算法判据,如差动、距离、方向等,做出跳闸或报警决策输出执行保护动作后,通过出口继电器驱动断路器跳闸,同时记录故障录波数据,上传故障信息微机保护装置还具备自检、通信、人机接口等功能,支持IEC61850等通信协议,实现数字化变电站应用第三章输电线路电流保护电流保护类型电流保护是根据线路故障时电流增大的特征而构成的简单保护主要包括:•无时限电流速断保护•带时限电流速断保护•定时限过电流保护•反时限过电流保护方向电流保护原理在双侧电源系统中,单纯的电流保护无法判断故障方向,需要增加方向元件方向元件利用电压和电流的相位关系判断功率方向,只有故障在保护范围内时才允许保护动作最大灵敏角接线方式方向元件的最大灵敏角一般取-45°至采用90度接线或0度接线,不同接线方-60°,即电压滞后电流45-60度时具式对应不同的最大灵敏角和动作特性,有最大灵敏度,适应各种故障类型需根据系统特点选择电压选择方向元件的电压来源至关重要,需保证各类故障时都有足够的电压输入,通常采用相间电压或记忆电压第四章输电线路距离保护距离保护基本概念距离保护是反应保护安装处到故障点之间阻抗或距离的保护装置它测量电压与电流的比值,即测量阻抗,与整定阻抗比较后决定是否动作主要优点•保护范围明确,不受系统运行方式影响•灵敏度高,动作时间短•能反应各种相间短路和接地短路•适用于高压、超高压长距离输电线路阻抗继电器距离保护的核心是阻抗继电器,它比较测量阻抗和整定阻抗的大小常见特性包括圆特性、方向圆特性、四边形特性等距离保护的动作特性12Ⅰ段保护Ⅱ段保护瞬时动作,保护线路全长的80-85%,延时动作,保护本线路全长并延伸到下动作时间0秒,作为线路的主保护,快速一线路,动作时间

0.3-

0.5秒,作为Ⅰ切除近端故障段保护的后备和相邻线路的远后备保护3Ⅲ段保护延时动作,保护范围延伸到相邻线路,动作时间

0.6-

1.2秒,作为本线路和相邻线路的后备保护,兼做远后备保护三段式距离保护通过不同的保护范围和动作时间配合,实现线路的全线速动和后备保护功能,是高压输电线路的标准配置距离保护的振荡闭锁系统振荡的影响断线闭锁功能电力系统发生振荡时,测量阻抗会进入距离保护的动作区,可能导致保护误动作振荡闭锁功能可当电压回路断线时,距离保护可能因测量电压降低而误动断线闭锁通过检测负序电压、零序电压以在振荡时闭锁距离保护,防止误动与电流的关系,判断是否发生断线,及时闭锁保护振荡闭锁原理利用振荡时阻抗变化缓慢、而故障时阻抗突变的特点,通过检测阻抗变化率来区分振荡和故障振荡时闭锁保护,故障时开放保护动作第五章输电线路纵联保护纵联保护概念通信方式纵联保护是指保护装置利用通信通道传统采用电力线载波、微波通信,现代将线路两侧的电气量或保护信号传递主要采用光纤通信光纤通道具有速到对侧,综合两侧信息来判断区内外故度快、可靠性高、抗干扰能力强的优障的一种保护原理点主要类型电流差动保护、相差高频保护、方向高频保护、高频闭锁保护等不同类型适用于不同的线路条件和保护要求线路差动保护原理基本原理电流差动保护比较线路两端电流的大小和相位正常运行或区外故障时,两端电流相等,差动电流为零;区内故障时,两端电流不平衡,差动电流增大,保护动作比率制动特性为了提高外部故障时的可靠性,采用比率制动原理制动电流反映穿越性电流大小,差动电流超过与制动电流相关的动作门槛时保护动作通信要求差动保护要求通信通道具有较高的实时性和可靠性光纤差动保护可实现全线快速无延时动作,是超高压、特高压线路的主保护第六章变压器保护变压器是电力系统的核心设备,其保护配置需要全面考虑各种故障类型和异常状态,建立完善的主保护和后备保护体系瓦斯保护差动保护反应变压器内部故障产生的气体,包括轻瓦斯反应变压器各侧电流差值,作为变压器相间短和重瓦斯,是变压器内部故障的主保护路的主保护,具有高灵敏度和选择性接地保护过电流保护反应变压器中性点接地系统的接地故障,采用作为变压器外部故障的后备保护,包括复合电零序电流、零序电压保护压闭锁过流和过负荷保护功能变压器瓦斯保护瓦斯继电器工作原理瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道上当变压器内部发生故障时,产生的气体使油流冲击继电器,触发保护动作轻瓦斯与重瓦斯轻瓦斯:反应缓慢产气故障,如局部过热、绝缘老化,发出信号报警重瓦斯:反应严重内部故障,如匝间短路、铁芯击穿,直接跳闸变压器差动保护变压器差动保护的特点是需要考虑变压器两侧电压等级不同、接线组别不同、励磁涌流等因素对保护的影响,采取相应的技术措施电流平衡1通过CT变比选择和差动回路接线,补偿变压器两侧额定电流的差异,使正常运行时差动回路电流为零相位补偿2通过CT接线方式Y形或△形补偿变压器接线组别引起的相位差,消除相角差对保护的影响比率制动3采用比率制动特性,在外部故障CT饱和时防止保护误动,同时保证内部故障时足够的灵敏度励磁涌流识别4通过波形对称性原理、二次谐波制动等方法识别励磁涌流,防止变压器合闸时差动保护误动作第七章发电机保护发电机故障特点发电机是电力系统的电源,其运行工况复杂,可能发生定子绕组相间短路、匝间短路、定子接地、转子接地、失磁、失步等多种故障和异常状态保护配置原则发电机保护需要配置多种保护方式,形成完整的保护体系主保护快速切除严重故障,后备保护处理外部故障和主保护拒动,异常保护监视运行状态纵差保护1匝间保护2失磁保护3负序保护4发电机纵差保护与匝间保护发电机纵差保护纵差保护是发电机定子绕组相间短路的主保护在发电机机端和中性点各装一组CT,比较两侧电流差,反应定子绕组内部相间短路故障采用比率制动特性提高抗外部故障能力发电机匝间短路保护匝间短路是定子绕组同相匝间发生短路,故障电流不大但危害严重传统采用横差保护,比较同一相并联分支的电流差现代采用负序电压或负序阻抗判据,灵敏度更高发电机失磁保护失磁故障的影响发电机失去励磁后,转变为异步运行,从系统吸收无功功率,转子表面感应大电流导致过热,同时可能引起系统电压降低、失去稳定失磁保护判据•测量阻抗判据:阻抗轨迹进入异步阻抗圆失磁保护动作方式•励磁电流判据:励磁电流降低到整定值以下•静稳定判据:综合考虑有功、无功、频率等参数根据失磁程度和系统条件,失磁保护可以延时跳闸、切换到异步运行监视状态,或者先减负荷再跳闸,避免对系统造成严重冲击第八章母线保护母线是变电站的重要枢纽,连接多条进出线母线故障影响范围大,必须快速切除母线保护要求高度可靠、快速动作、绝对选择性母线差动保护原理比较母线所有连接元件的电流矢量和正常运行或外部故障时,流入流出电流平衡;母线故障时,电流不平衡,保护动作CT饱和问题外部故障时,故障支路CT可能饱和,导致差动电流增大采用电流相位比较、波形识别等技术,防止CT饱和引起的误动双母线接线保护双母线接线需要分别配置两组母线保护,通过隔离开关辅助接点判断元件连接关系,准确识别故障母线母线保护配置方案单母线接线双母线接线断路器失灵保护配置一套母线差动保护,保护所有连接到母线的配置两套母线差动保护,分别保护两组母线通当母线保护或线路保护动作后断路器拒动时,启元件结构简单,但母线故障时全站停电过母联断路器和隔离开关实现灵活的运行方式,动失灵保护,延时跳开同一母线的其他断路器,防提高供电可靠性止故障扩大第九章数字继电保护技术数字保护的技术基础数字继电保护基于计算机技术、数字信号处理、通信技术发展而来采用微处理器、DSP芯片,对模拟量进行高速采样、数字滤波、算法计算核心技术环节•高精度快速A/D转换•抗混叠数字滤波器设计•傅里叶算法提取基波分量•自适应采样与算法优化•故障录波与事件记录数字保护装置具有功能集成度高、整定计算灵活、自检能力强、通信功能完善等优点,已成为现代电力系统继电保护的主流技术数字保护的优势与挑战95%80%70%保护精度功能集成维护便利相比传统保护,精度提升集成度提高,减少设备数量自检功能降低维护工作量主要优势面临的挑战•算法复杂灵活,保护性能优越•电磁兼容性与抗干扰要求•一体化设计,减少二次接线•软件可靠性与bug风险•远程监视、调试、升级能力•网络安全与信息安全威胁•详细的故障信息记录功能•专业人才培养与技术更新•支持IEC61850智能变电站应用•设备生命周期管理第十章继电保护实操与试验继电保护装置投运前必须经过严格的试验检验,确保其性能符合设计要求试验工作包括出厂试验、安装调试试验、定期检验试验等环节010203外观检查绝缘测试定值整定检查装置外观、铭牌、接线端子,核对装置型号、测量各回路对地、回路之间的绝缘电阻,检查绝缘根据系统参数计算保护定值,输入保护装置,校核软件版本是否符合设计要求性能是否良好,防止短路接地定值正确性,打印定值单存档0405保护功能试验联动试验采用继电保护测试仪,模拟各种故障工况,验证各项保护功能动作正确性和整进行保护出口与断路器联动试验,验证跳闸回路、信号回路工作正常定值典型故障案例分析案例一:某220kV线路单相接地故障故障情况:某220kV线路A相接地,距离保护Ⅰ段、Ⅱ段未动作,零序保护正确动作跳闸原因分析:故障点阻抗较大,测量阻抗超出距离保护整定范围,但零序电流满足零序保护动作条件经验总结:高阻接地故障时距离保护可能拒动,需要配置灵敏的零序保护作为补充案例二:某主变压器差动保护误动作故障情况:主变空载合闸时差动保护动作跳闸,检查变压器本体无故障原因分析:励磁涌流过大,差动保护二次谐波制动功能失效,导致误判为内部故障处理措施:调整二次谐波制动系数,增加涌流识别的可靠性,重新进行试验验证继电保护与自动重合闸配合自动重合闸是在断路器跳闸后自动重新合闸的装置统计表明,输电线路故障中约80%是瞬时性故障,重合闸可迅速恢复供电,提高供电可靠性故障检测继电保护检测到故障,发出跳闸命令,断路器断开,故障电弧熄灭延时等待重合闸装置延时一定时间

0.3-1秒,确保电弧完全熄灭和系统恢复稳定自动重合重合闸装置发出合闸命令,断路器重新合闸如果是瞬时故障,线路恢复正常运行成功或闭锁若重合成功,系统恢复;若重合于永久故障,保护再次动作跳闸,重合闸闭锁单侧电源线路采用三相一次重合闸,双侧电源线路采用综合重合闸或检同期重合闸,防止非同期合闸造成系统冲击继电保护技术发展趋势智能化网络化一体化应用人工智能、机器学习技术,实现故障识基于IEC61850标准,实现保护装置间的信息别、自适应整定、故障预测、智能诊断等功共享,构建全站保护、广域保护,提高系统防御能,提升保护智能水平能力保护、测控、录波功能深度融合,减少设备数量,提高集成度,简化二次系统,降低工程造价和维护成本未来继电保护将向智能感知、自主决策、协同防御方向发展,与新能源、储能、柔性直流等新技术深度融合,为新型电力系统提供坚强保障培训总结与展望核心知识回顾能力提升目标本次培训系统学习了继电保护的基本通过理论学习与案例分析,提升了继电原理、主要设备保护配置、数字保护保护整定计算、故障分析、设备调试技术、实操试验方法,构建了完整的知等实际工作能力,为现场工作打下坚实识体系基础持续学习建议继电保护技术不断发展,需要持续关注新技术、新标准,加强实践经验积累,参加专业培训和技术交流,保持专业竞争力感谢各位学员的积极参与和认真学习!继电保护工作责任重大、使命光荣,希望大家在实际工作中不断提升专业水平,为电力系统安全稳定运行贡献力量如有问题,欢迎随时交流探讨联系方式:培训中心技术支持部|邮箱:training@powerprotection.com|电话:400-XXX-XXXX。